V vseh živih bitjih obstajajo štiri glavne vrste ali razredi organskih spojin: ogljikovi hidrati, lipidov, beljakovine, in nukleinska kislina. Poleg tega obstajajo tudi druge organske spojine, ki jih nekateri organizmi lahko najdemo ali jih proizvedejo. Vse organske spojine vsebujejo ogljik, običajno vezan na vodik (lahko so prisotni tudi drugi elementi). Oglejmo si podrobneje ključne vrste organskih spojin in si oglejmo primere teh pomembnih molekul.
Ogljikovi hidrati so organske spojine, sestavljene iz elementov ogljik, vodik in kisik. Razmerje vodikovih atomov in kisikovih atomov v molekulah ogljikovih hidratov je 2: 1. Organizmi uporabljajo ogljikove hidrate kot vire energije, strukturne enote in za druge namene. Ogljikovi hidrati so največji razred organskih spojin, ki jih najdemo v organizmih.
Ogljikovi hidrati so razvrščeni glede na to, koliko podenot vsebujejo. Preprosti ogljikovi hidrati se imenujejo sladkorji. Sladkor iz ene enote je a monosaharid. Če sta dve enoti združeni, nastane disaharid. Zapletenejše strukture se tvorijo, kadar se te manjše enote med seboj povezujejo, da tvorijo polimere. Primeri teh večjih spojin z ogljikovimi hidrati vključujejo škrob in hitin.
Lipidi so narejeni iz atomov ogljika, vodika in kisika. Lipidi imajo večje razmerje med vodikom in kisikom, kot ga najdemo v ogljikovih hidratih. Tri glavne skupine lipidov so trigliceridi (maščobe, olja, voski), steroidi in fosfolipidi. Trigliceridi sestavljajo tri maščobne kisline, pridružene molekuli glicerola. Vsak steroidi imajo hrbtenico štirih ogljikovih obročev, ki so med seboj povezani. Fosfolipidi spominjajo na trigliceride, le da namesto ene od verig maščobnih kislin obstaja fosfatna skupina.
Lipidi se uporabljajo za shranjevanje energije, za gradnjo struktur in kot signalne molekule, ki pomagajo celicam medsebojno komunicirati.
Beljakovine so sestavljene iz verig aminokislin, imenovanih peptidi. Protein je lahko izdelan iz ene same polipeptidne verige ali ima bolj zapleteno strukturo, kjer se polipeptidne podenote spakirajo skupaj, da tvorijo enoto. Beljakovine so sestavljene iz atomov vodika, kisika, ogljika in dušika. Nekateri proteini vsebujejo druge atome, kot so žveplo, fosfor, železo, baker ali magnezij.
Beljakovine služijo mnogim funkcijam v celicah. Uporabljajo se za gradnjo strukture, kataliziranje biokemičnih reakcij, za imunski odziv, za pakiranje in transport materialov ter za pomoč pri kopiranju genskega materiala.
Nukleinska kislina je vrsta biološkega polimera, sestavljenega iz verig nukleotidnih monomerov. Nukleotidi, so sestavljeni iz dušikove baze, molekule sladkorja in fosfatne skupine. Celice uporabljajo nukleinske kisline za kodiranje genetskih informacij organizma.
Poleg štirih glavnih vrst organskih molekul, ki jih najdemo v organizmih, obstaja še veliko drugih organske spojine. Sem spadajo topila, zdravila, vitamini, barvila, umetni okusi, toksini in molekule, ki se uporabljajo kot predhodniki biokemičnih spojin. Tu je nekaj primerov: